Дымовая труба

 

Использование: для очистки дымовых газов путем интенсификации реакции связывания диоксидов серы и азота водяными парами и их нейтрализации щелочной водой . Сущность изобретения: в средней части газоотводящего ствола установлен тороидальный коллектор с возможностью поворота на 180° и реверсированием. На коллекторе между центробежными форсунками 11 установлены световоды 12. Тороидальный коллектор представляет собой систему двух коллекторов - внутреннего 13 для подвода воды к центробежным форсункам 11 и обхватывающего его наружного 14 для подачи сжатого воздуха в щелевые сопла 15, ориентированные тангенциально фокусирующим линзам 26, к которым подходит энергия через световоды 12 от лазера с плавной перестройкой частоты. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 23 J 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вs

4 (л

QQ () 3> (21) 4762064/33 (22) 27.11.89 (46) 23.06.92, Бюл. ¹ 23 (71) Казанский авиационный институт им.

А.Н,Тчполева (72) Ф.К.Смородин и В.А.Макаров (53) 621,181.62(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 846704, кл. Е 04 Н 12/28, 1979, (54) ДЫМОВАЯ ТРУБА (57) Использование: для очистки дымовых газов путем интенсификации реакции связывания диоксидов серы и азота водяными парами и их нейтрализации щелочной водой. Сущность изобретения: в средней час».Ы.(1742586 А1 ти газоотводящего ствола установлен тороидальный коллектор с возможностью поворота на 180 и реверсированием. На коллекторе между центробежными форсунками 11 установлены световоды 12, Тороидальный коллектор представляет собой систему двух коллекторов — внутреннего 13 для подвода воды к центробежным форсункам 11 и обхватывающего его наружного 14 для подачи сжатого воздуха в щелевые сопла 15, ориентированные тангенциально фокусирующим линзам 26, к которым подходит энергия через световоды 12 от лазера с плавной перестройкой частоты. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, 1742586

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где происходит загрязнение атмосферы отходящими газами из дымовых труб, Известны дымовые трубы, в которых снижение вредных веществ в приземных слоях атмосферы осуществляется путем рассеивания газообразных продуктов неполного и полного сгорания (диоксиды серы, азота, углерода, углеводородов) на большой высоте с помощью высоких дымовых труб (до 350 м).

Однако, когда технологические выбросы попадают в атмосферу через высокие дымовые трубы, молекулы диоксидов серы и азота захватываются воздушным потоком и под воздействием квантов солнечного света вступают в реакцию с водяными парами, в результате чего образуются растворы серной и азотной кислот, выпадающие в виде кислотных дождей.

Недостатком всех известных дымовых труб является их незначительная экологическая эффективность, так как они не снижают общего количества вредных веществ (диоксидов серы и азота), поступающих в атмосферу и образующих кислотные дожди, губительно действующие на флору, фауну и обьекты народного хозяйства.

Известна дымовая труба, в которой осуществляется подача навстречу дымовым газам распыленных частиц воды, улавливающих и поглощающих вредные примеси (диоксиды серы, азота и т.д.) в самой трубе, образуя слабые растворы серной и азотной кислот, Дымовая труба содержит газоотводящий ствол, размещенный внутри него полый усеченный конус, золоуловитель (сборник конденсата) со сливом и окно выгрузки в газоотводящем стволе, В вершине газоотводящего ствола соосно ему закреплена система форсунок для распыления водьь

Недостатком известной дымовой трубы является то, что при взаимодействии горячих дымовых газов с каплями воды реакция связывания диоксидов серы и азота с водяными парами недостаточно эффективна изза отсутствия в дымовых газах, например, активных гидроксидионов ОН, в связи с чем часть вредных примесей все же попадает в атмосферу.

Целью изобретения является повышение степени очистки дымовых газов за счет интенсификации реакции связывания диоксидов серы и азота.

Поставленная цель достигается тем, что в дымовой трубе, содержащей газоотводящий ствол, водяной коллектор с системой

55 форсунок, золоуловитель со сливом, коллектор выполнен тороидальным с возможностью поворота на 180 и реверсированием, а между форсунками размещены световоды, соединенные с установленным снаружи дымовой трубы лазером, на концах которых установлены длиннофокусные собирающие линзы. Водяной коллектор охвачен воздушным коллектором с щелевыми соплами, расположенными тангенциально поверхности собирающих линз, а в верхней части дымовой трубы размещен дополнительный водяной коллектор.

На фиг.1 представлена дымовая труба . со схемой управляющей и контрольно-измерительной аппаратуры, продольный разрез; на фиг.2 — узел! на фиг.1 и вид А; на фиг.3— вид Б на фиг.1; на фиг,4 — сечение  — В и Г-Г на фиг.3.

Дымовая труба (фиг.1) состоит из газоотводящего ствола 1, внутри которого размещен сборник 2 конденсата, выполненный в виде криволинейного конфузора, состоящего из двух половин 3 и 4, установленных на стенке трубы с помощью упорных штифтов 5 (фиг.2). В стенке газоотводя щего ствола 1 на уровне сборника 2 конденсата предусмотрен слив 6 с краном 7. В средней части газоотводящего ствола 1 установлен тороидальный коллектор 8 (фиг.3) с возможностью поворота на 180 и реверсированием на валу 9 посредством спиц 10, На коллекторе 8 между центробежными форсунками 11 установлены световоды 12.

Тороидальный коллектор 8 представляет собой систему двух коллекторов (фиг.4) — внутреннего 13 для подвода воды к центробежным форсункам 11 и обхватывающего его наружного 1 4 для подачи сжатого воздуха в щелевые сопла 15, ориентированные тангенциально фокусирующим линзам

26. Световоды 12 установлены внутри водяного коллектора 13 и охлаждаются проходящей через коллектор водой. Внутренний (водяной) коллектор 13 связан с насосом 16 посредством трубопроводов 17, а внешний коллектор 14 (воздушный) — с источником сжатого воздуха.

Устройство оснащено блоками 18 и 19 контрольно-измерительной аппаратуры и блоком 20 управления. В выходном сечении, газоотводящего ствола 1 установлены термогигрометры и датчики 21 анализа дымовых газов, соединенные магистралью 22 с блоком 19 приборов измерения температуры, влажности и состава газа, Внутри сборника 2 конденсата установлены датчики 23 рН метра 18.

Часть щелочной воды подается по трубопроводу 17 к подающему коллектору 24, 1742586 расположенному.в верхней части трубы и создающему водяную завесу для конденсции паров.

Поворот тороидального коллектора на

180 осуществляется с помощью электродвигателя и редуктора 25, включающего кривошипно-кулисный механизм, зубчатую рейку и шестерню.

На конце световодов 12 установлены длиннофокусные собирающие линзы 26 с 10 фокусным расстоянием 400 — 500 мм, к которым подходит энергия от лазера 27 с плавной перестройкой частоты, Дымовая труба работает следующим образом..

Дымовые газы из топки проходят фильтры, где улавливаются твердые частицы— зола (не показано), а затем поступают в газоотводящий ствол 1, По трубопроводу 17 в коллектор 13 поступает щелочная вода, которая распыливается центробежными,форсунками 11 по высоте трубы. Тороидальный коллектор 8 поворачивается на 180 с реверсированием посредством электродвигателя с редуктором 25. Поворот коллектора с реверсированием приводит к увеличению поверхности соприкосновения частиц воды, имеющих более низкую температуру, с частицами дымовых газов, имеющих высокую температуру, что .увеличивает интенсив. ность перемешивания и конденсирования дымовых газов. Дымовые газы вступают в химическую реакцию с водой, образуя серную и азотную кислоты, которые соединяются со щелочами, образуя нейтральную воду и соли. Образующиеся продукты химических реакиий стекают по стенке трубы и попадают в сборник конденсата. Частично испарившаяся нейтральная вода поднимается в верхнюю часть трубы, где попадает в поле действия водяной завесы, создаваемой подающим коллектором 24, конденсируется и также попадает в сборник 2 конденсата, откуда по мере необходимости сливается через слив 6 и кран 7.

Лазер 27, на органических красителях, имеющий плавную перестройку частоты, излучает энергию по световодам 12 с последующей фокусировкой излучения с помощью длиннофокусных собирающих линз 26.

Плотность потока мощности каждого излучающего световода не менее 200 Вт/см .

Собирающие линзы 26 имеют фокусное расстояние 400-500 мм и размеры лазерного излучения в перетяжке 0,1 — 0,2 мм, что позволяет концентрировать энергию излучения лазера в зоне смешения газов с мелкораспыленной водой и стимулировать химические реакции образования кислот с последующим превращением их в нейт15

55 ральную воду и соли. Возбуждение молекул газов лазерным излучением ускоряет химические реакции с участием окислов серы и азота в 4 — 5 раз. Наличие нескольких излучающих световодов (8-12), а также их перемещение в пространстве путем поворота и реверсирования тороидального коллектора позволяет охватить практически всю зону движения дымовых газов в трубе 1 и обеспечить высокую эффективность очистки, Пары нейтрал ьной воды и небольшое количество непрореагировавших дымовых газов по мере перемещения к верхней части трубы попадают в зону действия водяной завесы от подающего коллектора 24, конденсируются и частично вступают в реакцию со щелочной водой, после чего попадают в сборник 2 конденсата.

Таким образом наличие водяной струйной завесы повышает эффективность очистки и уменьшает потери воды от испарения, Для защиты световодов 12 и собирающих линз 26 от дымовых газов во внешний (воздушный) коллектор 14 подается сжатый воздух, а выдувается через тангенциальные щелевые сопла 15.

Блоки 18 и 19 контрольно-измерительной аппаратурь, и лазер 27 связан с блоком

20 управления, который меняет по мере необходимости режим подачи воды и скорость перемещения тороидального коллектора. обеспечивая необходимую эффективность очистки, Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить эффективность очистки дымовых газов от вредных примесей (диоксидов серы, азота) за счет воздействия на дымовые газы сканирующего луча лазера, который интенсифицирует реакцию связывания диоксидов серы и азота с водяными парами путем образования при высокой влажности гидроксидионов ОН, образования кислот и последующего образования внутри трубы нейтральной воды и солей, которые сливаются в специальные сборники для их последующей утилизации.

Формула изобретения

1. Дымовая труба, содержащая газоотводящий ствол, водяной коллектор с системой форсунок, золоуловитель со сливом, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения степени очистки за счет интенсификации реакции связывания диоксидов серы и азота, коллектор выполнен тороидальным с возможностью поворота на 180 и реверсирования, а между форсунками размещены световоды, соединенные с установленным снаружи дымовой трубы лазером, 1742586 на концах которых установлены длиннофокусные собирающие линзы.

2,Труба поп1,отличающаяся тем, что она снабжена обхватывающим водяной коллектор воздушным коллектором с 5 щелевыми соплами, расположенными тангенциально поверхности собирающих линз, 3. Труба по п,1, отличающаяся тем, что она снабжена размещенным в верхней части дымовой трубы дополнительным водяным коллектором.

1742586

Buä А

50

Составитель Ф.Смородин

Редактор И.Дербак Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

П роизводствен но-издател ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 2274 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5